Trabajo de diploma en opción al título de
Ingeniero de Minas
Título:
PROYECTO DE EXPLOTACIÓN DEL
YACIMIENTO “LA LOMA”
Autor: Aldemiro José Jacinto Júnior
Tutores: Dr. C. Julio Montero Matos
Dr. C. Roger Samuel Almenares Reyes
MSc. Pavel Laurencio Cala
Moa, 2018
I
DECLARACIÓN DE AUTORIDAD
Yo Aldemiro José Jacinto Júnior, autor de este trabajo de diploma, que tiene como
título: “Proyecto de explotación del yacimiento “La Loma” de la provincia
Ciego de Ávila” y los tutores, Dr. C. Julio Montero Matos, Dr. C. Roger Samuel
Almenares Reyes y MSc. Pavel Laurencio Cala declaramos que el presente
trabajo puede ser utilizado solo con fines docentes por el Instituto Superior Minero
Metalúrgico de Moa.
Para que así conste, firmo la presente a los ___ días del mes de ______ del año
2018.
____________________
Firma del autor
II
DEDICATORIA
Al creador de todas las cosas, el que me ha dado fortaleza para continuar, con
toda la humildad que de mi corazón puede emanar, dedico primeramente mi
trabajo, a Dios.
De igual forma, dedico esta tesis a mi padre que ha sabido formarme con buenos
sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir adelante en los
momentos más difíciles.
A mi hermana que siempre ha estado junto a mí y brindándome su apoyo, muchas
veces poniéndose en el papel de madre.
A la mujer que me dio la vida el cual, a pesar de haberla perdida a muy temprana
edad, ha estado siempre cuidándome y guiándome desde el cielo.
A mi madrasta que falleció recientemente, la dedico por hacer parte de la
III
AGRADECIMIENTOS
Agradecer a mis tutores: Dr. C. Julio Montero Matos, Dr. C. Roger Samuel Almenares Reyes y al MSc. Pavel Laurencio Cala por los conocimientos que han aportado y su preocupación por la realización de este trabajo de diploma, además
a los maestros que me han impartido clase durante la carrera.
A mi familia (Marcelina Ahmmedou, Cipriano Jacinto, Cristina Jacinto, Moisés
Cassule, Samuel Malundo, Inoque Suca, Leonel Domingos, João Cassule)
porque me han brindado su apoyo incondicional y por compartir conmigo
buenos y malos momento.
A mis hermanos Marcelina, Janisvaldo, Jurelma, Cristina, Oliveira, Bruno,
Dinho y Dádiva por lo que son y representan para mí.
A mis sobrinos Zubilo, Zevania, Emiliane Chata y Stélio.
No menos importante y espero que nos mantenemos unidos siempre,
agradezco los hermanos que he ganado en los 5 años de mi carrera Albino
Ramos, Estelvino Correia, Tomás Domingos, Loide Aurora, Osvaldo Gerrito,
Sérgio Joelson, Bernardino y Gelson Quissua y a la preparatoria 2013 en
general.
Agradezco a todos mis compañeros de Aula (Tchiloia Saleth, Arletty Madrazo,
Jenyn, Nilie, Yasmany, Juan José, Cristian, Evelyn y Yaciel).
A mis amigos Ing. Hélio Bruno, Ing. Helder Vemba, Ing. Sebastão Francisco,
Ing. Paulo Vieira, Ing. Alberto Bunga, Ing. Daniel Nuñes, Ing. Luis Vunge, Ing.
Yuslaidis Castillo, Petra Dicelma, Dumila Fernades, Nelma Dinara, Marisa
Pascoal, José Gaspar, Walter Costa, Avelino, Enrique Mário, Joaquim Canjila,
Arlindo Joel, João Lucamba, João Nogueira, Fausto Adérito, Delcio Muangala
que, gracias a su apoyo y conocimientos hicieron de esta experiencia una de
las más especiales.
A mi novia Virginia, su apoyo fue una gran bendición siendo parte de la fuerza
IV
PENSAMIENTO
Dios no te hubiera dado la capacidad de soñar sin darte también la posibilidad de
convertir tus sueños en realidad.
Héctor Tassinari
La educación es el gran motor del desarrollo personal. Es a través de la educación
que la hija de un campesino puede convertirse en una médica, el hijo de un minero
puede convertirse en el jefe de la mina, o el hijo de trabajadores agrícolas puede
llegar a ser presidente de una gran nación.
V
RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo elaborar el proyecto de explotación del
yacimiento de arcillas caolinitas “La Loma” de la provincia Ciego de Ávila, para la
utilización como fuente de materia prima en la producción de materiales
cementicios suplementarios. Para el cumplimiento del objetivo se parte de la
caracterización ingeniero geológico detallada del yacimiento y las propiedades
físico – mecánicas del mineral; así como las reservas con las que cuenta el
yacimiento; esto permitió la selección del equipamiento minero necesario, el
cálculo de la productividad así como de los parámetros de explotación.
Seguidamente se planteó la organización del plan calendario para su explotación,
la valoración económica de las actividades fundamentales; el análisis del impacto
medioambiental y se dictaron las medidas de seguridad y salud en el trabajo para
la protección del personal. El resultado del costo por metros cúbicos (m3) de
VI
SUMARY
The present work has as objective to elaborate the exploitation project of the
kaolinite clays deposit "La Loma" of the province of Ciego de Ávila, for the use as
source of raw material in the production of supplementary cementitious materials.
For the fulfillment of the objective, it starts from the detailed geological engineer
characterization of the deposit and the physical-mechanical properties of the ore;
as well as the deposit resources; this allowed the selection of the necessary mining
equipment, the calculation of the productivity as well as the operating parameters.
Next, the organization of the calendar plan for its exploitation, the economic
valuation of the fundamental activities; the analysis of the environmental impact
and occupational safety and health measures were issued for the protection of
peoples. The result of the cost per cubic meter (m3) of extracted ore is $ 0.28.
VII
ÍNDICE
pág.
INTRODUCCIÓN ... 1
CAPÍTULO I. ESTADO ACTUAL DEL TEMA Y CARACTERIZACIÓN INGENIERO GEOLOGICA DEL YACIMIENTO ... 4
1.1. Introducción ... 4
1.2. Breve descripción de las investigaciones precedentes del yacimiento “La Loma” ... 4
1.3. Ubicación geográfica ... 5
1.3.1. Economía de la región ... 6
1.3.2. Vías de acceso e infraestructura ... 7
1.3.3. Condiciones climáticas, relieve, flora y fauna ... 7
1.4. Características geológicas del yacimiento ... 8
1.4.1. Condiciones hidrográficas e hidrogeológicas del yacimiento ... 9
1.4.2. Condiciones de yacencia del mineral ... 10
1.4.3. Tectónica y grado de complejidad del yacimiento ... 10
1.4.4. Propiedades físico-mecánicas y composición químico-mineralógica de la materia prima ... 10
1.5. Estimación de los recursos de materia prima ... 12
1.5.1. Calidad de la materia prima y su uso industrial ... 13
CAPITULO II. LABORES MINERAS PARA LA EXPLOTACIÓN DEL YACIMIENTO “LA LOMA” ... 15
2.1. Introducción ... 15
2.2. Condiciones minero-técnicas de explotación del yacimiento ... 15
2.3. Régimen de trabajo ... 15
2.4. Volumen de material útil in situ a extraer en un año ... 16
2.4.1. Tiempo de explotación del yacimiento ... 16
2.5. Equipamiento técnico minero para la realización de los trabajos durante la explotación del yacimiento ... 16
2.5.1. Características técnicas del equipamiento minero ... 17
2.6. Tala y desbroce ... 18
2.7. Apertura ... 20
2.7.1. Labores de apertura ... 21
VIII
2.8.1. Método de selección del emplazamiento de las escombreras ... 23
2.8.2 Determinación del ángulo del talud de las escombreras y las bermas de seguridad ... 24
2.8.3. Drenaje en las escombreras ... 26
2.8.4. Monitoreo de la escombrera ... 26
2.9. Tecnología de los trabajos mineros ... 27
2.10. Trabajos de arranque, carga y transporte ... 27
2.11. Método y sistema de explotación ... 29
2.12. Diseño de las operaciones mineras ... 30
2.13. Labores de extracción del mineral útil ... 31
2.14. Plan calendario de la minería ... 32
2.15. Cálculo del equipamiento minero para la construcción de la trinchera de acceso y la extracción del mineral estéril... 34
2.16. Cálculo del equipamiento minero en las labores de extracción del mineral útil ... 35
2.17. Cálculo de las operaciones del camión HOWO ... 36
2.18. Diseño y construcción de caminos ... 39
CAPITULO III. CÁLCULO ECONÓMICO, SEGURIDAD MINERA Y SITUACIÓN AMBIENTAL DE LA EXPLOTACIÓN DEL YACIMIENTO ... 41
3.1. Introducción ... 41
3.2. Determinación de los costos ... 41
3.3. Índices a tener en cuenta para el cálculo de los costos de producción ... 42
3.4. Situación ambiental y seguridad minera del yacimiento ... 45
3.4.1. Principales impactos ambientales ... 45
3.4.2. Medidas a tener en cuenta para minimizar los impactos ambientales generados por la explotación minera ... 45
3.4.3. Medidas de seguridad minera en el yacimiento ... 46
CONCLUSIONES ... 48
RECOMENDACIONES ... 49
BIBLIOGRAFÍA ... 50
ANEXOS ... 53
1
INTRODUCCIÓN
La humanidad en los últimos tiempos ha alcanzado altos niveles en el desarrollo
científico-técnico, lo cual repercute directamente en las esferas económica, política
y social de los países. El hombre contemporáneo ha dividido el proceso evolutivo
de la humanidad en macro periodos de tiempo, relacionados principalmente con
los avances más significativos obtenidos en la ciencia e ingeniería de los
materiales.
En años recientes se han efectuado investigaciones sobre las potencialidades de
utilización de las arcillas caoliniticas existentes en el país como fuente de
puzolanas[1–4]. Los resultados han demostrado las potencialidades de activación
térmica de arcillas con contenidos de caolinita de solo un 40 % para la obtención
de un material puzolánico de alta reactividad que al combinarse un 30 % de esta
con 15 % de caliza, 50 % clínquer y 5 % de yeso, se obtiene un aglomerante con
un comportamiento similar al cemento P-35 [5–8], viabilizando el objetivo de
producir un aglomerante con menor contenido de clínquer que el cemento
Portland, pero de similares prestaciones y a un costo de producción más
económico.
La prueba de producción industrial del cemento ternario de base clínquer - arcilla
calcinada - caliza, que tuvo como escenario la Fábrica de Cemento Siguaney en el
2013 [5–7], convirtió a Cuba en la primera en producir este tipo de aglomerante a
escala industrial. Este sistema cementicios ternario, con alto nivel de sustitución
de clínquer, alcanza resistencias mecánicas a edades tempranas mayores que los
cementos mezclados producidos tradicionalmente con otros tipos de puzolanas y
alcanzan resistencias mecánicas superiores.
Una de las principales limitantes encontradas para la producción generalizada de
este tipo de aglomerante en el país a partir del conocimiento del potencial de
utilización de los referidos depósitos arcillosos es la inexistencia de proyectos de
explotación que permitan a la industria cementera la toma de decisiones sobre la
2 Problema: Necesidad de elaborar el proyecto de explotación para la extracción de
arcillas caolinitas en el yacimiento La Loma de la provincia Ciego de Ávila.
Objeto de estudio: Proyecto de explotación del yacimiento.
Campo de acción: Yacimiento “La Loma” de Ciego de Ávila.
Objetivo General: Elaborar el proyecto de explotación del yacimiento de arcillas
caolinitas “La Loma” de la provincia Ciego de Ávila, para la utilización como fuente
de materia prima en la producción de materiales cementicios suplementarios.
Hipótesis: Si se realiza la caracterización ingeniero-geológico del yacimiento, se
diseña la apertura, el sistema de explotación, se determinan los parámetros
técnico-económico de los procesos tecnológicos para la explotación del yacimiento
y se propone medidas para disminuir el impacto ambiental y garantizar la
seguridad de los trabajos, entonces se puede elaborar el proyecto de explotación
del yacimiento de arcillas caoliníticas “La Loma”, que servirá como fuente de
materia prima para la producción de materiales cementicios suplementarios.
Objetivos específicos:
1. Realizar la caracterización ingeniero-geológico del yacimiento La Loma.
2. Diseñar la apertura y el sistema de explotación para el yacimiento.
3. Calcular los parámetros técnico-económicos de los procesos tecnológicos
para la explotación del yacimiento.
4. Establecer las medidas para disminuir el impacto ambiental y garantizar la
seguridad de los trabajos mineros durante la explotación del yacimiento.
Los principales métodos de investigación científica empleados en el trabajo se
exponen a continuación:
El método empírico utilizado es la observación para percibir visualmente el lugar
donde se encuentra el yacimiento y los elementos geomorfológicos y topográficos
existentes en el mismo.
Histórico-lógico: para estudiar y valorar la situación geográfica del yacimiento y
3 Análisis-síntesis: estudiar el área y establecer conclusiones para desarrollar la
4
CAPÍTULO I. ESTADO ACTUAL DEL TEMA Y CARACTERIZACIÓN
INGENIERO GEOLOGICA DEL YACIMIENTO
1.1. Introducción
El objetivo del presente capítulo es ofrecer una descripción de las investigaciones
precedentes y caracterización general del yacimiento de arcillas “La Loma” de la
provincia Ciego de Ávila.
1.2. Breve descripción de las investigaciones precedentes del yacimiento “La Loma”
En el área investigada se reportan varios trabajos desde la década del 80. El
Informe Cuarcitas secundarias desarrolladas después del Cretácico en las
vulcanitas de la Zona Zaza [9], reportando por primera vez la existencia de arcillas
caoliníticas. Partiendo de estos resultados, también en esta época se realiza la
prospección preliminar Caolín Gaspar [10]. Posteriormente en 1990 se ejecuta el
levantamiento geológico del polígono Camagüey, sector Ciego de Ávila –
Vertientes [11], aportando nuevos datos sobre las características de los caolines y
arcillas presentes en la región.
Desde el año 2000 hasta el 2008 la empresa Geominera del Centro realiza un
proceso de investigación con la finalidad de localizar depósitos de Caolín para la
producción de cemento blanco en la Fábrica de Cemento Siguaney, que incluyen
los trabajos de reconocimiento Caolín este Ciego de Ávila [12], prospección Caolín
este Ciego de Ávila [13], exploración detallada Caolín sector “La Loma” y
orientativa sectores Bañadero y Loma Sur [14], exploración bloque BG-1 sector
Gaspar [15]. Exploración de explotación cantera Caolín Gaspar [14].
En los años 2014 y 2015 se realizaron otros trabajos sobre la identificación de
arcillas caoliníticas para la fabricación de Materiales Cementicos Suplementarios
(MCS) en los alrededores del poblado Gaspar, provincia de Ciego de Ávila [15].
Todos estos trabajos permitieron localizar depósitos de caolín y arcillas caoliníticas
con volúmenes de hasta 4 millones de toneladas en diferentes categorías de
5 En los trabajos se profundiza en todo lo concerniente a las arcillas del yacimiento
“La Loma”, por ser el de mayor interés desde el punto de vista industrial, a partir
de los resultados obtenidos en investigaciones precedentes.
1.3. Ubicación geográfica
El yacimiento “La Loma”, se ubica, aproximadamente a 4 km al este de la localidad
Gaspar, provincia Ciego de Ávila, al norte de la carretera central, con forma de
polígonos regulares. (Ver Figura 1).
A continuación, se ofrecen las coordenadas de sus vértices.
Tabla 1. Coordenadas Lambert de los vértices del yacimiento “La Loma”
Sector Vértice Coordenadas Área(Ha)
X Y
La Loma
1 761000 213550
105
2 762000 213550
3 762100 212500
6 Figura 1. Ubicación Geográfica yacimiento “La Loma”.
1.3.1. Economía de la región
La economía de la región se basa en el sector agropecuario, donde predomina el
cultivo de la caña de azúcar y la cría extensiva del ganado vacuno. (Ver Figura 2).
La industria minera está representada por la cantera Caolín Gaspar, de donde se
extrae el caolín para la fabricación de cemento blanco en la Fábrica de Cemento
Siguaney. El otro exponente de la minería es la arenera Corojo, de la que se
extrae arena producto del intemperismo de granitoides, la misma es operada por
7 Figura 2. a) Caña de azúcar. b) Ganado.
1.3.2. Vías de acceso e infraestructura
Las vías de acceso principales son la Carretera Central y la Vía Férrea, de la
primera parten terraplenes en buen estado hacia el yacimiento y del segundo que
atraviesa el poblado Gaspar puede ser utilizado como vía de transporte para
trasladar la futura materia prima con destino a la Fábrica de Cemento Siguaney de
la provincia Sancti Spíritus. Por el sur de la región atraviesa la línea energética
central de Cuba de 33000 kV con dirección suroeste-noroeste de la cual parten
diferentes líneas secundarias.
1.3.3. Condiciones climáticas, relieve, flora y fauna
El clima es el subtropical húmedo, con temperatura media anual de
aproximadamente 25 ºC. Son predominantes los vientos Alisios.
El relieve donde se sitúa el yacimiento es prácticamente llano con aisladas
ondulaciones y diferencias de cota no mayores de 10 m.
Hacia el norte y en la en la parte sur del yacimiento se desarrolla un charrascal,
formación vegetal característica de la región oriental de Cuba y precisamente en
esta zona se encuentra representada. Esta formación vegetal presenta un elevado
endemismo, particularmente los de esta zona se desarrollan, se adaptan a la
pobreza de nutrientes y a la escasez de agua, posteriormente comienzan a
adquirir gradualmente elementos característicos de comunidades de fauna
antropogénica, lo cual puede originar como resultado la considerable antropización
8 Rabiche (Zenaida macroura), tojosa (columbina passerina), gorrión (Passser
domesticus), sabanero (Sturnella magna), entre otras [16].
1.4. Características geológicas del yacimiento
La región se caracteriza fundamentalmente por la presencia de rocas afectadas
por eventos geológicos, interactuando condiciones y factores de carácter
estratigráficos, magmáticos y tectónico, durante periodos de tiempo prolongados,
propiciando el ambiente geológico actual.
En el área afloran rocas volcánicas del arco de islas volcánicas de Cuba Central
Caobilla, pertenecientes al complejo vulcanógeno sedimentario del cretácico
superior (Santoniano Campaniano) integradas por vulcanitas de composición
ácida-media, donde aparecen cuerpos de diferentes dimensiones de riolitas,
riodacitas, dacitas, andesitas y sus tobas, las que han sido expuestas a un
proceso de alteración hidrotermal intenso, en las facies Argílica y Argílica
Avanzada con predominio de la primera [15,16].
El vulcanismo en general se desarrolló en un ambiente submarino de aguas
someras en su etapa temprana, mientras que hacia finales las facies más ácidas
también acontecieron en un ambiente submarino. El espesor de este complejo en
9 Figura. 3. Mapa Geológico. Fuente: [15].
1.4.1. Condiciones hidrográficas e hidrogeológicas del yacimiento
La red hidrográfica es muy pobre, solo existen los riachuelos Cumanayagua que
corre con dirección NE-SE, el riachuelo Dormitorio que también fluye con la misma
dirección, ambos son afluentes de río Itabo que corre en dirección N-S, el resto
son arroyos intermitentes que solo fluyen en el período lluvioso presente de mayo
a octubre, al que sigue el período seco de noviembre a abril.
El complejo acuífero presente es del tipo freático. En esta zona el agua es del tipo
bicarbonatada sódica y con una mineralización que oscila entre 0.1 y 1.2 g/L. Se
considera que la humedad natural de la materia prima no tendría ninguna
incidencia negativa en el proceso de producción ya que los valores obtenidos son
generalmente bajos, las reservas se encuentran muy por encima del nivel freático,
existen condiciones naturales favorables, de desagüe y la humedad no resultaría
10 1.4.2. Condiciones de yacencia del mineral
En la región la yacencia de los planos de lineación de la estructura de las arcillas y
también la foliación o los límites litológicos, generalmente tienen un buzamiento
hacia el Norte con un ángulo entre 30º a 60º. Sin embargo, con menor frecuencia
se observa yacencias diferentes.
1.4.3. Tectónica y grado de complejidad del yacimiento
Los eventos geológicos constituyen unos de los rasgos más importantes, por la
ubicación de la región en el flanco occidental del segundo anillo tectónico de la
antigua provincia de Camagüey. Dicho anillo posee líneas de fracturación, de
dirección N-SE prácticamente paralelas y verticales, con una gran profundidad,
originando mega bloques hundidos y alargados en toda la región.
Estos eventos están fundamentalmente relacionados con el yacimiento por
propiciar condiciones favorables de fracturación y canales en las rocas encajantes
que permitieron la circulación del flujo de soluciones hidrotermales, cuyo contacto
originó un proceso de caolinización en las rocas de composición ácida a media.
Se han detectado dos sistemas de fallas, el primero, se extiende con dirección
SSE-NNW y el segundo al NW-SE, ambos constituyen sistemas de falla de tipo
normal con ángulos de buzamiento vertical a subvertical (75º–90º), consideradas
además como fallas preliminares. En la región no existen fenómenos aplicativos
en los diferentes complejos rocosos. El objeto de estudio no se cataloga como de
un yacimiento complejo
1.4.4. Propiedades físico-mecánicas y composición químico-mineralógica de la materia prima
Plasticidad: La arcilla existente en este yacimiento es eminentemente plástica
con un valor de plasticidad de 8. Su elevada plasticidad se debe a su morfología
11 Porosidad: El material es poroso, el grado de porosidad varía de 40-60 %. Esta
depende de la consistencia más o menos compacta que adopta el cuerpo
cerámico después de la cocción.
Color: Rojo, las arcillas presentan coloraciones diversas después de la cocción
debido a la presencia en ellas de óxido de hierro, carbonato cálcico, y otros.
Resistencia a la compresión
Se tomaron los resultados de las muestras, con el objetivo de valorar la
resistencia que poseen las arcillas del yacimiento, dando resultado satisfactorio,
comprendido entre 35-40 kgf/cm2.
Composición químico-mineralógica de la materia prima
La composición química y mineralógica de las muestras básicas y muestras
compósito seleccionadas se presentan en las Tablas 2, 3 y 4, respectivamente.
En todos los casos, el contenido total de SiO2, Al2O3 y Fe2O3 es superior al 70 %,
lo cual permite asegurar que los materiales caracterizados cumplen con las
recomendaciones de composición química expresadas en la norma cubana NC
TS 528 [17] y ASTM C 618 [19] para materiales puzolánicos.
Los relativamente altos contenidos de Fe2O3 reportados para las muestras, se
asocian fundamentalmente a la presencia de óxidos e hidróxidos de hierro, como
se evidencia en el color pardo-rojizo de las muestras y la presencia ocasional de
pequeños perdigones de hierro.
Tabla 2. Composición química de las muestras compósito del depósito [4]
Muestras Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO P2O5 Na2O K2O MnO PPI
LL-1 18,53 5,53 0,67 0,27 0,12 0,04 1,33 2,58 0,01 6,51
LL-2 21,77 16,62 0,73 0,13 0,08 0,05 0,96 0,33 0,03 13,25
LL-3 19,98 1,85 0,48 0,13 0,10 0,20 1,19 0,90 0,008 8,24
12 Tabla.3. Composición de una muestra compósito del depósito
SiO
2
Al
2
O3
Fe
2
O3
CaO MgO SO
3
Na
2
O
K2
O
Ti
O2
P2 O5
Mn
2
O3
Otr
o
s
PPI
61,40 18,86 9,61 0,07 0,15 0,02 0,26 0,90 0,62 0,13 0,03 0,21 7,80
Tabla 4. Composición mineralógica
Minerales arcillosos Minerales acompañantes
Caolinita, vermiculita Cuarzo, Hematita
1.5. Estimación de los recursos de materia prima
Para el estimado de los recursos por categorías se utilizaron 26 pozos y 3
trincheras [17]. Se empleó el método de cálculo por bloques geológicos, por ser un
método que se adapta a las características (yacencia y morfología) de los cuerpos
interceptados. Las categorías de los recursos calculados fueron medidos e
indicados. Para el cálculo siempre se consideró la red de perforación utilizada
tratando en todo momento que los contornos de los bloques cumplieran con la red
(50 m x 25 m).
Los datos que se exponen a continuación son tomados de los trabajos anteriores y
dichos recursos están aprobados en el Balance Nacional de Reservas, certificado
13 Tabla 5. Recursos calculados en el yacimiento
No. Bloques Categoría de Recursos Pot.Útil Pot. Dest
(m) Área(m
2) Peso Vol.
(t/mᶾ)
Útil Pilar
BL-1
Medidos* 9805 Útil
Útil en pilar
BL-2 Medidos* 3.13 1.73 591 1.98 41546
BL-3 Medidos* 3.15 1.85 1006 1.98 3663
BL-4 Medidos* 3.12 2.30 2910 1.98 17977
BL-5 Indicados 2.80 1.60 65230 1.98 361635
P-1 Ind/Pilar 2.80 1.60 3193 1.98 17702
P-2 Ind/Pilar 2.80 1.60 1384 1.98 7673
P-3 Ind/Pilar 2.80 1.60 1085 1.98 6015
P-4 Ind/Pilar 2.80 1.60 962 1.98 5333
BL-6 Indicados 3.85 1.90 4504 1.98 34334
BL-7 Indicados 2.50 1.90 6182 1.98 30601
Total 69460*
426570 36723
1.5.1. Calidad de la materia prima y su uso industrial
El área de estudio presenta un alto potencial para su uso como material
cementicio suplementario. Los análisis cuantitativos de las investigaciones previas
indican la presencia de minerales del grupo de los caolines (caolinita, dickita y
nacrita) en el yacimiento con contenidos de Al2O3 de hasta 21,77 % y contenido de
minerales arcillosos superior a 42 % [4,19]. Se manifiesta la regularidad por la
ubicación de la mineralización en las zonas con un sistema de fracturas bien
desarrolladas en tiempo y espacio.
La mineralización se caracteriza por ser arcillas caoliníticas de bajo grado,
evaluadas química y físicamente durante investigaciones precedentes obteniendo
excelentes resultados para ser usadas como MCS [4,19–21]. Aunque no se
reporta uso industrial alguno para esta materia prima.
A diferencia de la zona anterior no presenta grandes volúmenes de recursos, su
accesibilidad es buena y las condiciones minero técnicas de explotación son
14 Figura 4. Mapa de regularidad de mineralización del depósito La Loma. Fuente: [15]
15
CAPITULO II. LABORES MINERAS PARA LA EXPLOTACIÓN DEL
YACIMIENTO “LA LOMA”
2.1. Introducción
En este capítulo, a partir de las condiciones minero – técnicas del yacimiento, el
régimen de trabajo y el volumen de material útil a extraer; se diseña el sistema de
explotación, se determinan los parámetros técnico – económicos de los procesos
tecnológicos para la explotación del yacimiento, a partir de la selección del
equipamiento minero y se proponen las medidas para disminuir los impactos
ambientales y garantizar la seguridad de los trabajos mineros.
2.2. Condiciones minero-técnicas de explotación del yacimiento
El yacimiento tiene las condiciones minero-técnicas favorables para la explotación
a cielo abierto, en las observaciones realizadas se pueden describir arcillas que
afloran a la superficie y solamente en algunos sectores se recubren de suelo o
capa vegetal de poca potencia.
2.3. Régimen de trabajo
El régimen de trabajo en el yacimiento se conforma por cinco días laborales a la
semana, un turno de 8 horas, el horario laboral es desde las 8:00 am hasta las
4:00 pm.
Días calendarios... 365
Días perdidos por condiciones climáticas... ‐20
Otros imprevistos, considerando la posibilidad de la ruptura o mantenimiento
general de los equipos ………..-18
Días domingo………...-52
Días sábado………... -52
Días feriados al año……… -9
Número de días laborables al año...214
16 Horas de un turno...8
2.4. Volumen de material útil in situ a extraer en un año
Donde:
Qp: Productividad anual de la planta (arcilla): 30000 m3/año
Ke: Coeficiente de esponjamiento de las rocas: 1,15
K1: Coeficiente que tiene en cuenta las pérdidas de materia
prima por concepto de transportación y pérdidas en la planta:
0,98 Extracción esponjada 15 , 1 m P V V 15 , 1 616 . 29 P V P V
29.678 m3
2.4.1. Tiempo de explotación del yacimiento
Donde
Vest: Volumen estimado de recursos del área: 150000 m3
Vtm: Volumen total de material útil in situ a extraer en un año: 30000 m3/año
2.5. Equipamiento técnico minero para la realización de los trabajos durante la explotación del yacimiento
Para la realización de los trabajos, el establecimiento productivo tendrá el
siguiente equipamiento minero que constituyen medios básicos del yacimiento
[23].
• Un buldócer, modelo 235-245 HP, sobre estera; (Ver anexo 1)
• Una retroexcavadora Liebher 984; (Ver anexo 2)
• Tres camiones modelo HOWO; (Ver anexo 3)
año / m 26.619 15 , 1 98 , 0 30000 3 m m e 1 p m V V K K Q V años 5 30000 150000
exp m
t est
17 2.5.1. Características técnicas del equipamiento minero
En las tablas 6, 7 y 8 se muestran las características técnicas del equipamiento
minero a emplear para la explotación del yacimiento “La Loma”.
Tabla 6.Características técnicas del Buldócer modelo 235-245 HP
Parámetros Unidad de medida Valor
Largo M 5,65
Alto M 3.05
Potencia HP 235-245
Altura de la cuchilla M 1.21
Ancho de cuchilla M 3.20
Consumo de combustible L/h 22
Altura máxima de corte M 0.42
Radio de giro exterior M 3.3
Tipo de combustible - Diésel
Velocidad de corte m/min 120
Velocidad de transporte m/min 190
Disponibilidad mecánica % 70
Tabla 7. Características técnicas de la Retroexcavadoras Liebher 984
Características Valor Unidad
Volumen del cubo V 7 m3
Consumo de combustible Cc 60 L/h
Costo de mantenimiento Cm 20 $/h
Tiempo de ciclo Tc 10.09 S Duración del turno Dt 8 H
Cantidad de turnos al día Cd 1 -
18 Tabla 8. Características técnicas del Camión modelo HOWO
Parámetros Unidad de medida Valor
Capacidad de carga m3 15
Tipo de combustible - Diesel
Consumo de combustible t/h 10
Pendiente máxima superable % (i =10)
Ancho M 2,64
Longitud M 8.1
Radio de giro M 12
Disponibilidad mecánica % 70
Velocidad del camión cargado km/h 30
Velocidad del camión vacío km/h 20
2.6. Tala y desbroce
La tala consiste en el corte de los arbustos presentes en el área de emplazamiento
del yacimiento. El desbroce se basa en la extracción y retiro de los arbustos,
plantas, troncos, malezas, basura y cualquier otro objeto no deseable del área del
yacimiento. Ambas labores son preparatorias y tienen la finalidad de crear las
condiciones óptimas para las demás labores preparatorias como la apertura.
La zona de desbroce se encuentra en el Nivel +44 m, con un área total de 30546
m2 = 30.5 ha, la potencia promedio de destape, según informe geológico, es de
0.50 m, lo que representa un volumen de 15273 m3. Se recomienda realizar la
extracción de la capa vegetal con el empleo del buldócer.
Los productos del desbroce se retirarán de la zona del yacimiento y se ubicarán en
el depósito localizado al norte de la escombrera.
Proceso de ejecución de los trabajos de tala y desbroce
Los topógrafos estaquillarán las zonas afectadas por la minería en el yacimiento,
marcando claramente la zona de actuación, zonas de servidumbre.
Se señalarán las zonas donde se encuentren los servicios afectados y se
marcarán los árboles que se incluyen en el proyecto.
Todos los tocones y raíces con diámetro superior a 10 cm se eliminarán
excavando hasta una profundidad no menos de 50 cm. En zona de servidumbre
19 Los deshechos serán transportados a vertedero, incinerados o enterrados, según
el caso, cumpliendo las normas existentes sobre la incineración e informándose
sobre propagación posible de plagas.
Previo a la iniciación de estos trabajos, se debe obtener los permisos
correspondientes para la tala de árboles y vertido de los productos sobrantes a
vertedero autorizado.
Para extraer raíces y tocones con maquinaria, se recomienda la utilización de
buldócer con rippers.
Para eliminar la grama (mala hierba), se debe excavar al menos un metro bajo
superficie del terreno natural.
Asegurar la capacidad de desagüe de la zona desbrozada.
Equipos y medios necesarios
Los equipos a usar son: Buldócer, retroexcavadora y camiones.
Los medios auxiliares son: Sierras mecánicas, machetes, hachas.
Construcción del depósito para la materia de la capa vegetal
El área necesaria para almacenar el volumen estimado de material se calcula por
la siguiente fórmula:
Se= (W·Ke)/(He+Ka)
Donde:
W- Volumen de material destinado para el depósito. (30546 m3)
Ke- Coeficiente de esponjamiento del material. (1.15)
He- Altura. (4 m)
Ka- Coeficiente que considera los taludes. (0.6)
20 Como el área de diseño es mayor que el área necesaria, el material del desbroce
se puede verter dentro del depósito, siempre teniendo en cuenta que este tendrá
una altura de 4 m. (Ver Figura 5).
Figura 5. Depósito de capa vegetal.
Este depósito tiene un carácter temporal, ya que el material almacenado será
utilizado posteriormente en los trabajos de restauración, mejoramiento del suelo
en las zonas ya minadas.
2.7. Apertura
La apertura de un yacimiento consiste en la realización del sistema de laboreo
minero que permitirá la comunicación del transporte entre el horizonte de
extracción con la planta, escombreras u otros objetivos fuera de la cantera.
La definición dada demuestra que la tarea general de la apertura del yacimiento
consiste en una serie de tareas particulares apertura y preparación de horizontes
separados. Por ejemplo, trincheras de acceso que realizan la apertura a cada
21 de apertura del yacimiento por trincheras. La apertura realizada del yacimiento
determina el orden de explotación y efectividad del trabajo del yacimiento.
Al analizar estos problemas el mayor significado lo tienen los siguientes factores:
tipo y ubicación mutua de las excavaciones de apertura; altura del escalón;
dirección del desarrollo de los trabajos mineros en el espacio, determina la
ubicación de las excavaciones de apertura;
contornos finales de la cantera, sistema de explotación; tipo de transporte;
plazo de construcción de la cantera; condiciones y forma de yacencia del
cuerpo mineral; relieve de la localidad; ubicación en la superficie de
instalaciones y escombreras; calidad del mineral; factores climáticos;
condiciones y posibilidad de financiamiento.
2.7.1. Labores de apertura
Método de apertura
El método de apertura que se empleará es, la apertura con una trinchera de
acceso y con posterioridad se proyectará una trinchera de corte para lograr el
ensanchamiento en todo el horizonte de trabajo creando los frentes de extracción.
(Ver figura 6).
Figura 6. Esquema de los parámetros de diseño de la trinchera de acceso.
Los parámetros de las trincheras proyectadas son los siguientes: ancho por el
fondo 12 m, ángulo de los laterales 22º; profundidad final 5 m (igual a la altura del
22 Al terminar la trinchera de apertura se alcanza la cota del horizonte a preparar, a
partir de aquí se laboreará una excavación preparatoria horizontal denominada
trinchera de corte, la cual creará el frente de trabajo en dicho horizonte, las
trincheras de corte poseen profundidad final igual a la altura del escalón, sin
embargo, las de entrada varían su profundidad proporcionalmente a la longitud,
alcanzando el valor máximo cuando llega al horizonte que se pretende explotar
con las respectivas dimensiones que se muestra en la figura 7.
Figura 7. Esquema de los parámetros de diseño de la trinchera de corte.
Sistema de apertura y método de laboreo de la trinchera
Se empleará una trinchera de apertura recta continua, transversal al rumbo,
puesto que se va laborear un yacimiento poco inclinado, situado a poca
23 +39 m se empezará a ensanchar mediante una trinchera de corte garantizando
una plataforma para la explotación de las reservas. (Ver anexo 4).
Teniendo en cuenta las condiciones concretas de trabajo, y que se laboreará en
materiales de arcillas, debido a que este mineral se encuentra en la superficie a
poca profundidad, su extracción se realiza a cielo abierto, por vía seca. La carga
de la roca se utilizará mediante la excavadora y se empleará esquema cerrado de
la trinchera.
2.8. Escombreras
2.8.1. Método de selección del emplazamiento de las escombreras
Durante la planificación y proyección de las labores de escombreo se consideraron
los siguientes factores:
Garantizar una geometría estable. Para ello se definieron los parámetros
técnicos de diseño.
Capacidad del almacenamiento suficiente, ubicación a una mínima distancia
de la cantera, estar situadas en áreas sin mineral útil, que no obstaculicen el
desarrollo de los trabajos mineros y que faciliten la creación de las condiciones
de seguridad del trabajo.
Que el método de escombreo y los medios de mecanización garanticen el
almacenamiento continuo de rocas, la capacidad de recibimiento, los gastos
mínimos y la productividad máxima de los trabajadores.
Proporcionar un sistema de drenaje eficaz que impida las acumulaciones e
infiltraciones en las escombreras.
Mínima afectación al entorno paisajístico, ciñéndolas lo más posible al relieve
original.
Uso de criterios de escala: tamaño de la escombrera y entorno donde se
24 Ubicación en lugares ocultos, aprovechando obstáculos naturales del terreno y
alejamiento de focos principales de observación, no tapando vistas panorámicas, y
otras.
Partiendo de lo planteado anteriormente, para la ubicación de la escombrera se
designa un área al norte, cercana a la rampa de acceso de la cantera, esta será
temporal porque los espacios ya minados servirán como escombreras internas. Se
confeccionarán por el vertido libre de los camiones conformando pilas.
2.8.2 Determinación del ángulo del talud de las escombreras y las bermas de seguridad
Para la determinación del ángulo del talud que garantice la estabilidad del mismo
se parte del criterio de usar un factor de seguridad (FS) mayor de 1.25 suponiendo
que no existen riesgos para personas y propiedades en las zonas de
emplazamiento de las escombreras [24].
A partir de los ábacos proporcionados y teniendo en consideración los datos del
tipo de roca a depositar se estima el ángulo del talud [25].
En la construcción de los ábacos se consideró el efecto de las presiones
intersticiales debido a la presencia de un nivel freático en el terreno, que divide el
talud en una zona seca y otra saturada. Se ha supuesto que la línea de saturación
coincide con la superficie superior del talud, supuesta horizontal, a una distancia
determinada del pie del mismo, definida por comparación con la altura del talud.
La línea de saturación está determinada por las ecuaciones propuestas por
CASAGRANDE (1934), suponiendo la existencia en el terreno de una red de
filtración en régimen estacionario.
De estas consideraciones, se han asumido las siguientes simplificaciones: el
material se considera homogéneo en toda la constitución del mismo, el círculo de
rotura se hace pasar siempre por el pie del talud, y se considera la existencia de
una grieta de tracción que puede estar situada por encima o por debajo de la
25
Datos de partida:
Altura del talud, H, 5 m (considerando los 1 pisos)
Cohesión efectiva del terreno, C, 1.5 kPa/cm2
Ángulo de fricción interna efectivo,
Φ, 35º
Peso específico del terreno, γ, 2.3 t/m3
Factor de seguridad, FS, 1.3
Talud ligeramente saturado [25]
A partir de los coeficientes (C: γ*H*Tan Φ = 0.039) y (Tan Φ: FS= 0.538) se estima
un ángulo de talud para las escombreras de aproximadamente 17.6 º. Este ángulo
para el talud de las escombreras tiene como reserva de estabilidad la inclusión de
las bermas de seguridad cada 5.0 m de altura. El talud general (considerando las
bermas de seguridad) es de 17.6º.
La berma de seguridad se estima como la tercera parte de la altura del banco.
Para 5.0 m de altura de banco se estima una berma de 1.5 m.
Considerando los datos de partida se establecen los siguientes parámetros de
diseño para las escombreras.
Altura para cada piso 4.0 m
Cantidad de pisos (1 pisos) dependiendo de la topografía y necesidad de capacidad
Ángulo del talud 17.6
Berma de seguridad 1.5 m
Ancho de la rampa de acceso 10.0 m Pendiente máxima de la rampa de acceso 10 % Tipo de cuneta de desagüe para rampa de
acceso
en forma de “V”
Talud de la cuneta 1:1
Pendiente para drenaje (bermas y plataformas)
26 2.8.3. Drenaje en las escombreras
Por el efecto de desestabilizar que posee el agua, que es además el principal
medio de transporte de la contaminación, se incluye un sistema de drenaje a
través de una zanja en la periferia de las escombreras. La zanja será de 1.0 m de
profundidad, 1.0 m de ancho por el fondo y un talud 1V:2H, la pendiente mínima
será de 1.0 % y se adecuará a la topografía del lugar. La zanja debe estar ubicada
a una distancia mayor de 5.0 m del pie del talud para no provocar su socavación y
que posibilite su derrumbe.
Las bermas de seguridad se conformarán con una inclinación de 1.0 % hacia
interior, de manera que las aguas pluviales sean evacuadas a través de cunetas
en el pie del talud de cada piso que tendrán, a su vez, forma de “V” y con
pendientes de 1.0 % hacia la salida exterior de las escombreras para unirse al
drenaje periférico. Debido a la erosión, estas cunetas pueden ser afectadas
grandemente, por esta razón se recomienda su mantenimiento siempre que se
necesite, mediante la colocación de rellenos y nivelación y reconformación de
éstas. Se debe impedir la evacuación del agua a través de los taludes.
2.8.4. Monitoreo de la escombrera
Para lograr una seguridad operativa en la escombrera conformada, se realiza el
monitoreo como una parte integral del desarrollo de alturas considerables. La
experiencia operativa ha demostrado que las fallas de los diques no ocurren sin un
previo aviso. Algunos registros de los índices de desplazamiento que muestran un
avance progresivo suministran un claro aviso de probable inestabilidad, de manera
que el personal y los equipos puedan ser desalojados del lugar antes de que
ocurra una catástrofe.
Es de gran importancia que el personal operativo que trabaja en la superficie de la
escombrera realice el monitoreo de calidad mediante la observación. Los lugares e
índices de desarrollo de fisuras en la superficie de la escombrera y los patrones de
27 mecanismos de fallas y factores que rigen la estabilidad de una escombrera
individual.
Se utilizarán puntos topográficos de referencia como dispositivo de monitoreo que
permitirá registrar los desplazamientos de la cresta, la hora y fecha de
observación, a partir de lo cual se pueden calcular los índices de desplazamiento.
Los desplazamientos de la cresta indican futuras fallas. Los diseños de los índices
de desplazamiento frente al tiempo transcurrido advertirán la inminente
inestabilidad de la estructura, con un tiempo más que suficiente para desalojar al
personal y equipos de la plataforma de la escombrera o de la base antes de que
ocurra la falla.
2.9. Tecnología de los trabajos mineros
Los trabajos mineros a realizar en este yacimiento consisten en el arranque,
traslado y almacenamiento del mineral y las rocas de destape. Para ello se deben
realizar los siguientes procesos básicos: preparación de las rocas para la
excavación; excavación - carga; traslado de la masa minera (El material estéril
hacia la escombrera y el mineral a la fábrica) y la preparación primaria del mineral
y su beneficio. Además, se realizarán otros procesos auxiliares mineros como el
suministro eléctrico, drenaje, muestreo de los minerales, mantenimiento y
reparación de los equipos, otros., que aseguran la ejecución de los trabajos
mineros [26].
2.10. Trabajos de arranque, carga y transporte
Estos trabajos contemplan la excavación y carga de la masa minera en medios de
transporte; la excavación de las rocas se realizará con retroexcavadora. En los
trabajos a cielo abierto es conocido y se lleva a cabo el termino de “estructura de
mecanización compleja”, la cual es un conjunto de máquinas y mecanismos desde
el frente de minería hasta la escombrera incluyendo el transporte, que aseguran el
cumplimiento de los índices planificados en los trabajos de extracción y destape y
la máquina base en esta estructura es la de excavación-carga [27,28].
28 Considerando fundamentalmente las características físico mecánicas de las rocas
del yacimiento y conociendo que la parte superior del mismo está menos alterada,
el arranque para la extracción de material se hará con arranque directo utilizando
la retroexcavadora Liebher 984. La actividad de carga tanto en el mineral como en
el estéril, se ejecutará con el uso de la misma retroexcavadora.
Transportación del mineral y del estéril
La transportación del mineral y el estéril se realizará usando camiones HOWO de
15 m3 de capacidad, la cual constituye un esquema cíclico. El transporte
automotor tiene como ventaja, respecto a otros sistemas, su maniobrabilidad,
flexibilidad y en distintas condiciones climáticas, capacidad de vencer grandes
pendientes, etc.
Es importante la organización del trabajo para que haya fiabilidad en esta labor
debido a que la efectividad de otros equipos depende de ella y son muchas las
características que influyen en su fiabilidad.
Las distancias promedio de transportación son las siguientes:
Distancia máxima al depósito en el ferrocarril
(Km) Distancia a las escombreras (Km)
4.0 0.6
Fundamentación del sistema de laboreo y sus características generales
El sistema de laboreo es el orden establecido para realizar los trabajos
preparatorios, de destape y de arranque, de manera que aseguren una extracción
segura, económica, y lo más completa posible de las reservas, teniendo en cuenta
las medidas de protección del medio ambiente.
El sistema de laboreo que se utilizará es el tradicional aplicado en los yacimientos
lateríticos cubanos, ya que el equipamiento minero utilizado consiste en la
combinación retroexcavadora - camión, realizando el arranque y carga hasta los
camiones mediante el empleo de retroexcavadora, para facilitar los trabajos de
29 En dependencia del desarrollo general de los trabajos con respecto al campo de
mina, el sistema de laboreo a utilizar será longitudinal, donde el frente de arranque
se desplaza paralelo al eje largo del campo de mina (en la dirección del rumbo).
Este sistema de laboreo puede ser unilateral o bilateral donde se avanza en
profundidad por uno o los dos lados [24].
2.11. Método y sistema de explotación
Dadas las características y condiciones que se presentan en el yacimiento objeto
de estudio se determina que el método a utilizar es a cielo abierto. El sistema de
explotación define el orden de formación de la zona de trabajo en el yacimiento en
tiempo y espacio, y se caracteriza por el desarrollo armónico de los trabajos
mineros en los escalones, forma de los frentes y dirección de desplazamiento.
El sistema de explotación que se empleará, según el orden de los trabajos, será
por bancos a cielo abierto, con altura de banco de 5 m y ángulo del talud de 22º.
Las operaciones de extracción y carga de la masa minera se realizarán con
retroexcavadoras Liebher 984, utilizando camiones articulados HOWO como
medio de transporte para el material estéril y el mineral, como se explicó en el
acápite anterior.
La geología del yacimiento expone las condiciones de yacencia del cuerpo mineral
y describe las características que condicionan la explotación por el método a cielo
abierto. A partir de lo expuesto se tuvo en cuenta cuatro grupos de parámetros:
geométricos, geomecánicos, operativos y medioambientales.
Geométricos: función de la estructura y morfología del yacimiento, pendiente en
terreno, pendiente en límites de propiedad, otros.
Geomecánicos: dependiente de los ángulos máximos estables de los taludes en
cada uno de los dominios estructurales en que se encuentra dividido el yacimiento.
Operativos: dimensiones necesarias para que la maquinaria empleada trabaje en
condiciones adecuadas de eficiencia y seguridad: alturas de banco, anchuras de
30 Medioambientales: aquellos que permiten la ocultación a la vista de los huecos o
escombreras, faciliten la restauración de los terrenos o la reducción de ciertos
impactos ambientales.
2.12. Diseño de las operaciones mineras
El diseño final representa la envolvente mayor que maximiza el beneficio
operacional instantáneo de un yacimiento posible a explotar a cielo abierto. Es un
estado geométrico que muestra al yacimiento luego de su total explotación, es
decir, que se puede considerar como la situación del yacimiento al final de su vida
útil.
Diseño final operativo del yacimiento
Sobre la base del equipamiento, concesión minera, cuerpo mineral y leyes de
corte se procedió a realizar el diseño final operativo del yacimiento, teniendo en
cuenta los parámetros minero-técnicos para el desarrollo eficaz de la misma. (Ver
anexo 5).
Parámetros de diseño
Los elementos principales de la explotación en este yacimiento son:
Altura del escalón.
Angulo del talud del escalón
El ancho de la plazoleta de trabajo.
Los elementos principales de la explotación se determinaron de acuerdo a las
Normas de Proyección Tecnológicas y las Reglas de Seguridad durante la
explotación de los yacimientos de mineral útil a cielo abierto.
Altura del escalón: la altura del escalón depende de las propiedades físico -
mecánicas de las rocas, de las condiciones de apertura de los horizontes de
trabajo, de los parámetros de operación de los equipos de carga y de las reglas de
seguridad.
Asi que la altura del escalón va a ser siempre constante, de 5 m, tanto para el
31 apropiada para el operador de la retroexcavadora, mayor estabilidad del talud,
menor pérdida y empobrecimiento en los contactos entre menas.
Ángulo de talud: el ángulo del talud de los escalones de trabajo se determina
teniendo en cuenta el carácter de la estratificación y el grado de agrietamiento.
Atendiendo a lo planteado anteriormente y a las Normas de Proyección
Tecnológicas, las arcillas que conforman este yacimiento el ángulo del talud de
trabajo es de 22°.
Plazoleta de trabajo: Cuando la carga se realiza desde el banco superior el
ancho de la plataforma de trabajo debe estar en un rango mínimo de 8-12 m. Si la
carga se realiza en el mismo nivel de ubicación de la retroexcavadora (a nivel de
plataforma) y el camión tiene que retornar a la misma vía para regresar, para
lograr que el ángulo de arranque y carga del mineral sea de 90º como máximo, lo
recomendable es que el ancho mínimo de la plataforma sea de 16 m.
2.13. Labores de extracción del mineral útil
Alcanzado el nivel de material útil en toda el área se la extracción se realizará en
un banco de 5 m, con inicio en la cota +44.0 m hasta +39.0 m.
En el yacimiento se efectuará el arranque directo, donde el material se cargará por
una retroexcavadora Liebher 984 a los camiones HOWO y después al ferrocarril
que posteriormente lo trasladará hacia la Fábrica de Cemento Siguaney, ubicada
32 Figura 8. Esquema 2D diseño de la Cantera “La Loma”.
2.14. Plan calendario de la minería
Los trabajos mineros para el periodo que se evalúa se planifican en toda el área
del límite de los recursos medidos e indicados. Las labores de extracción en el
primer año (Año I) corresponde a la apertura de la cantera, estos volúmenes de
material útil a extraer ascienden a 26 834.80 m3 y 11 371.46 m3 de material estéril.
La extracción se hará con la combinación retroexcavadora-camión, el frente de
trabajo tendrá dirección este-oeste, se deberá garantizar que el piso de la cantera
mantenga una pendiente con dirección norte y grado de inclinación de un 0.1%.
Se deberá aprovechar la época de seca para evitar los atrasos por lluvias a
sabiendas de que el material es arcilloso, lo que pudiera ocasionar fango y
problemas en la extracción. (Ver figura 9).
33 Figura 9. Plan calendario.
Los demás años del periodo hasta 5 años, seguirán las mismas condiciones de
extracción, aunque hay que señalar que se debe respetar la berma de seguridad,
el año 4 y 5 el frente de ataque será en dirección norte-sur. La tabla 9 muestra los
34 Tabla 9.Resumen de volúmenes de material y estéril para el periodo que se evalúa
Plan Banco Masa Minera Reserva Estéril Capa Vegetal Coef. Destape
m3/m3 m3 m3 m3 Destape
Semestre I +39 22468.87 13423.50 5695.23 3350.14 0.4
Semestre II +39 22439.98 13411.30 5676.23 3352.45 0.4
Año 1 +39 44908.85 26834.80 11371.46 6702.59 0.4
Año 2 +39 21034.13 13,565.23 3456.56 4012.34 0.3
Año 3 +39 24655.09 13643.45 4456.30 6555.34 0.3
Año 4 +39 23528.88 13662.34 2983.45 6883.09 0.2
Año 5 +39 25870.22 13701.21 5334.56 6834.45 0.4
Subtotal
TOTAL
Total
Masa Minera 139997.17
Reservas 81407.03
Escombro 27602.33
Capa vegetal 30987.81
Coef. Destape 0.4
2.15. Cálculo del equipamiento minero para la construcción de la trinchera de acceso y la extracción del mineral estéril.
Productividad del buldócer
h / m 119 3 t Q t / m 955 4 . 36 3 t Q t Q t Q
1 . 2
1 0 . 7 5 0 . 7
1 2 7 6 0 2 8 3 6 0 0
T K K K K K V t 3 6 0 0
35 2.16. Cálculo del equipamiento minero en las labores de extracción del mineral útil
Productividad horaria de la excavadora
Productividad por turno
turno t t Q t Q exc Q t Q / 2232 279 * 8 * 8
Productividad por día
día t día Q día Q t N t Q día Q / 2232 1 * 2232 *
Productividad de explotación
exp / 477648 exp . 214 * 2232 exp . * exp . dia t lt T Q lt T Q b T día Q lt T Q
Capacidad real volumétrica del cubo
3 65 . 6 . 95 . 0 * 7 . * . m exc rv Q exc rv Q ll K c V exc rv Q
Densidad del material suelto o esponjado
3 / 84 . 0 37 . 1 15 . 1 m t e K m
s
36 Capacidad real de carga del cubo
t exc rc Q exc rc Q s exc rv Q exc rc Q 6 . 5 . 84 . 0 * 65 . 6 . * . .
Cantidad de cubos por camión (volumen)
cubos exc rv Q c q cv N 5 65 . 6 35 .
Cantidad de cubos por camión (masa)
cubos exc rc Q cc q cm N 9 6 . 5 50 .
Cantidad de excavadoras necesarias para la extracción
excavadora l T Q V exc N 1 477648 94 . 0 * 150000 exp . 94 . 0
min*
2.17. Cálculo de las operaciones del camión HOWO
Tiempo de recorrido del camión cargado
p r c c p r c r c c V
D
T 60
15 6 . 0 60
r c c T min 4 . 2
r c c
T
Donde:
Dprc: Distancia de recorrido del camión hasta el almacén: 0.6 km
Vprcc: Velocidad promedio de recorrido del camión cargado: 15 km/h
Tiempo de recorrido del camión vacio
p r c v p r c r c v V
D T 60 25 6 . 0 60
37
min
44
.
1
r c v
T
Donde:
Dprc: Distancia promedio de recorrido del camión: 0.6 km
Vprcv: Velocidad promedio de recorrido del camión vacío: 25 km/h
Tiempo de carga del camión
60 c c c c c N T T 60 4 45 c c T min 3 c c
T
Donde:Nc: Cantidad de cucharas para llenar el camión: 6
Tcc: Tiempo de ciclo de la retroexcavadora: 45 s
Tiempo de ciclo
r c v d m d r c c c m c
c
T
T
T
T
T
T
T
44
.
1
20
,
0
33
.
0
4
.
2
5
92
.
0
cT
10.09min
cT
Donde:Trv: Tiempo de recorrido vacío: 1.44 min
Trc: Tiempo de recorrido cargado: 2.4 min
Tc: Tiempo de carga: 3 min
Td: Tiempo de descarga: 0,20 min
Tmd: Tiempo de maniobra para la descarga: 0.33 min
Tmc: Tiempo de maniobra de carga: 0.92 min
Productividad horaria
c e
c c
h K x T
6 0 x C Q
38 85 . 44 15 , 1 15 60 x x Q h h / m 36 3 h Q Donde:
Qh: Productividad por hora
Ccc: Capacidad de carga del camión: 15 m3
Ke: Coeficiente de esponjamiento del material
Productividad por turno (diaria)
Tt Qh
l l
t
x K
Q
8 9 , 0 3 6 x
Q t t / m 2 . 259 3 t Q Dónde:
Qt: Productividad por turno (diaria)
Kll: Coeficiente de llenado: 0,9
Tt: Tiempo de un turno de trabajo
Productividad anual t
a
a N Q
Q 2 . 259 214 a Q año / m 55468 3 a Q Donde:
Na: Días laborables al año (214)
Qt: Productividad por turno (diaria)
Cantidad de días para el traslado del estéril con 3 camiones
39 Donde:
Vmat: Volumen de material
Qa: Productividad por turno (diaria)
2.18. Diseño y construcción de caminos
En el yacimiento existen caminos mineros que establecen rutas hasta el almacén y
hasta la escombrera. Los mismos presentan buen estado técnico y cumplen con
los parámetros de diseño, lo que se le deberán realizar mantenimientos
programados que garanticen su vida útil hasta finalizar la explotación.
Criterio para el mantenimiento de caminos mineros
En la construcción de un camino, la superficie está sometida a deformaciones por
el constante paso de los vehículos de acarreo. Aunque el deterioro puede ser
controlado en gran medida por el tipo de material empleado en la superficie, se
deberá considerar un programa de mantenimiento de camino según la necesidad
de seguridad y factores económicos.
En conjunto a una seguridad no satisfactoria, el deterioro del camino puede ser de
alto costo desde el punto de vista de mantenimiento. Aunque el equipo minero de
superficie está diseñado para aceptar condiciones severas, su vida útil pude
incrementarse si el manejo defectuoso es mantenido en un minuto. El desgaste
sobre cada componente aumenta significativamente cuando un vehículo se
desplaza a alta velocidad sobre una superficie irregular. Si el vehículo es sometido
a un uso constante de frenos para sortear las áreas malas, acarrea un desgaste
innecesario de los componentes.
Al operar sobre áreas con alto contenido de polvo, los problemas de
mantenimiento se diversifican. El efecto abrasivo de este material fino obliga a
realizar una limpieza o remplazo costoso de los elementos, tales como frenos,
filtros de aire, discos hidráulicos. Estos componentes de carácter crítico están
40 Debidos a que estos factores son definibles, el mantenimiento de caminos debe
iniciarse con un esfuerzo intenso para incorporar procedimientos preventivos en
41
CAPITULO III. CÁLCULO ECONÓMICO, SEGURIDAD MINERA Y
SITUACIÓN AMBIENTAL DE LA EXPLOTACIÓN DEL YACIMIENTO
3.1. Introducción
El parámetro fundamental que indica la efectividad de cualquier operación es el
costo de producción de una tonelada de mineral extraído. Por eso es que se
tienen en cuenta los gastos directos que se originan durante el desbroce, destape
y la extracción del mineral, los gastos surgidos por concepto de mantenimiento, y
los gastos indirectos incurridos durante la explotación.
El costo de extracción puede disminuirse a partir de la reducción de los distintos
gastos que la componen, lo cual se puede lograr con el empleo de:
• Técnicas y tecnologías desarrolladas que permitan elevar la productividad
del trabajo.
• Organización óptima de los trabajos que permitan la máxima eficiencia en la
utilización de los equipos y recursos humanos.
3.2. Determinación de los costos
Los costos de operación han sido determinados para el primer año de explotación,
periodo base para el proyecto y el plan de extracción. Esto se debe a las posibles
variaciones de los precios de combustible, lubricantes, materiales, cambios de
maquinaria y de todas las operaciones establecidas en el yacimiento que pueden
afectar el índice de costo; para ello se deben realizar los cálculos por cada año de
explotación para asegurar la viabilidad del proyecto.
Para los cálculos económicos se tienen en cuenta los gastos que se originan en
las fases fundamentales que más inciden en el costo de producción en el primer
año de explotación:
• Labores de desbroce y destape
42 3.3. Índices a tener en cuenta para el cálculo de los costos de producción
Combustible
Para el cálculo del gasto de combustible se multiplicó el consumo horario por las
horas de operación de cada equipo minero.
Tabla 10. Gastos por concepto de combustible (Gc)
Equipos Cantidad Equipos
Consumo horario (L/hora)
Horas Operación
Precio del litro ($)
Costo
Total($/año)
Retroexcavadora 1 30 1712 1.50 51360
Buldócer 1 22 1712 1.50 37664
Camión 3 12 1712 1.50 61632
Total 154624
Neumáticos
El cálculo de los gastos en neumáticos se obtiene a partir de las horas de trabajo
de cada equipo por actividad. Estos fueron calculados como el producto del índice
de costo horario para los neumáticos para cada equipo por el total de horas de
operación.
Tabla 11.Gastos totales por concepto de neumático (Gn) Equipos Cantidad
Equipos Consumo de neumático al año (U)
Costo de
neumático($) Costo total ($)
Camión 3 2 580 1740
Total 1740
Mantenimiento
El gasto de mantenimiento se obtiene de las horas de trabajo de cada equipo por
actividad. Estos fueron calculados como el producto del índice de costo horario de
